[发明专利]垂直真空密封碳纳米管场效应晶体管及其制造方法

权利要求书

1.一种垂直真空密封碳纳米管场效应晶体管的制造方法，其特征在于，包括步骤：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有第一单大马士革结构，所述第一单大马士革结构包括介质层和导电层，所述导电层形成在所述介质层内，所述介质层暴露出所述导电层；

在所述导电层表面形成纳米颗粒；

在所述导电层上形成多个间隔排列的碳纳米管；

在所述介质层、导电层及碳纳米管表面形成栅介质层；

在所述栅介质层表面形成金属栅极，所述碳纳米管的部分顶部伸出所述金属栅极的表面；

在所述金属栅极表面形成第二单大马士革结构，所述碳纳米管的顶部与所述第二单大马士革结构内的导电层相连；

在形成第二单大马士革结构之后，在H2或N2环境下进行高温退火处理，使所述碳纳米管两端的导电层具有弧形突出部。

2.如权利要求1所述的垂直真空密封碳纳米管场效应晶体管的制造方法，其特征在于，所述第一单大马士革结构的形成步骤包括：

在所述半导体衬底上依次形成氮化硅层和介质层；

刻蚀所述介质层，形成凹槽，刻蚀停止于所述氮化硅层；

在所述凹槽内填充所述导电层。

3.如权利要求2所述的垂直真空密封碳纳米管场效应晶体管的制造方法，其特征在于，在所述凹槽内形成所述导电层之前，在所述凹槽内先形成一层隔离层，所述导电层形成在所述隔离层表面。

4.如权利要求3所述的垂直真空密封碳纳米管场效应晶体管的制造方法，其特征在于，所述隔离层为TaN或Ta。

5.如权利要求1所述的垂直真空密封碳纳米管场效应晶体管的制造方法，其特征在于，所述第二单大马士革结构的形成步骤包括：

在所述金属栅极表面依次形成氮化硅层和介质层，所述氮化硅层的表面与伸出的碳纳米管的顶部齐平；

刻蚀所述介质层，形成凹槽，刻蚀停止于所述氮化硅层，所述凹槽暴露出所述碳纳米管的顶部；

在所述凹槽内填充导电层，所述导电层与所述碳纳米管的顶部相连。

6.如权利要求5所述的垂直真空密封碳纳米管场效应晶体管的制造方法，其特征在于，在所述凹槽内形成所述导电层之前，在所述凹槽内先形成一层隔离层，所述隔离层在真空条件下形成，所述导电层形成在所述隔离层表面。

7.如权利要求6所述的垂直真空密封碳纳米管场效应晶体管的制造方法，其特征在于，所述隔离层为TaN或Ta，掺杂有Co或Mo。

8.如权利要求1所述的垂直真空密封碳纳米管场效应晶体管的制造方法，其特征在于，所述介质层为二氧化硅。

9.如权利要求1所述的垂直真空密封碳纳米管场效应晶体管的制造方法，其特征在于，在所述导电层上形成纳米颗粒和碳纳米管的步骤包括：

在所述介质层表面形成掩模层，暴露出所述导电层；

以所述掩模层为掩膜，在所述导电层表面形成纳米颗粒；

在形成所述纳米颗粒之后，在所述导电层表面形成碳纳米管；

采用负胶技术，去除所述掩模层。

10.如权利要求9所述的垂直真空密封碳纳米管场效应晶体管的制造方法，其特征在于，所述掩模层的材质为BARC或不定形碳。

11.如权利要求9所述的垂直真空密封碳纳米管场效应晶体管的制造方法，其特征在于，所述纳米颗粒材质为Co或Mo。

12.如权利要求1所述的垂直真空密封碳纳米管场效应晶体管的制造方法，其特征在于，所述栅介质层材质为HfO2或Al2O3。